DE2939997C2

DE2939997C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger

Info

Publication number: DE2939997C2
Application number: DE2939997A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 6458 Rodenbach Lindmayer; Friedrich-Wilhelm Ing.(grad.) 8752 Goldbach Niebuhr; Lothar W. 6050 Offenbach Nuss; Friedrich 6450 Hanau Weidert
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1979-10-03
Publication date: 1984-04-26
Also published as: EP0027893B1; DE2939997A1; ATE1794T1; EP0027893A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger durch Aufpressen eines Kontaktkörperrohlings auf den Kontakträger unter Verformung auf seine Endgestalt bei gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Schall. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE-AS 15 64 572 bekannt.

Kontaktstücke für die Elektrotechnik bestehen normalerweise aus einem Kontaktkörper aus einem Material mit hoher Sicherheit gegen Verschweißen beim Schaltvorgang, wie zum Beispiel Silber mit Kadmiumoxid, Zinnoxid, Graphit oder Nickel, der auf einem Kontaktträger aufgebracht ist. Solche Kontaktwerkstoffe mit hoher Schweißbeständigkeit lassen sich mit dem Träger nur schwer mit den herkömmlichen Verbindungsverfahren, wie Löten oder Schweißen, verbinden. Bisher versuchte man das Verbindungsproblem bei solchen Kontaktwerkstoffen vor ailem dadurch zu lösen, daß man den Kontaktkörper mit einer gut lot- oder schweißbaren Zwischenschicht versah und dann mit dem Kontaktträger verlötete oder verschweißte. Die Herstellung solcher vorbehandelter Kontaktkörper erfordert jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand, außerdem werden die elektrischen und mechanischen - ίο Eigenschaften des Kontaktstücks verändert

Aus der DE-AS 15 64 572 ist ein Verfahren bekannt schlecht schweißbare Kontaktwerkstoffe durch Ultraschall-Schweißen direkt mit dem Kontaktträger zu verbinden. Hierbei wird ein Kontaktkörperrohling dem zugleich als Prägestempel für den Kontaktkörper ausgebildeten Schwinger eines Ultraschallgeräts zugeführt und durch gleichzeitige Einwirkungen von Schwingungen und Druck zu seiner Endform verformt und zugleich mit dem Kontaktträger verschweißt Die bekannten Ultraschall-Schweißverfahren bieten zwar allgemein Vorteile, bringen jedoch nicht immer eine ausreichende Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontakträger. Derart aufgeschweißte Kontaktauflagen erfüllen in vielen Fällen bei Beanspruchung im Schaltgerät nicht die gestellten Anforderungen an die Lebensdauer solcher Kontaktstücke.

Da nach dem Verfahren gemäß der DE-AS 15 64 572 der Schwinger (Sonotrode) gleichzeitig Prägewerkzeug ist, besteht in der Gestaltung dieses Werkzeugs nur geringe Flexibilität, da zur Einhaltung der Resonanzbedingungen keine großen Massen und zusätzliche bewegliche Teile am Schwinger zulässig sind. Außerdem wird bei der Verformung während des Schweißvorgangs Kontaktmaterial durch den verfahrensbedingt vorhandenen Spalt zwischen Prägewerkzeug und Kontaktträger herausgedrückt, so daß eine Nachbearbeitung des fertigen Kontaktstücks erforderlich wird. Diese Nachteile kann auch das Verfahren nach DE-OS 15 64 751 nicht beseitigen, in der der Schwinger zusätzlich als Schneidwerkzeug ausgebildet und entsprechend geformt ist.

Zur Verbesserung der Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger wird daher in der DE-OS 26 42 338 eine Hilfsschicht in Folien- oder Pulverform aus einem kaltschweißbaren metallischen Werkstoff zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger vorgeschlagen. Dadurch entfällt jedoch der gewünschte homogene Übergang zwischen Kontaktkörper und Kontakträger. Die gleichen Nachteile weist ein Verfahren nach der DE-OS 26 42 339 auf, bei dem zur Aufrauhung der zu verschweißenden Oberflächen Schleifpulverpartikel in die Trennebene eingebracht werden. Auch bei diesen beiden Verfahren wird die Schallenergie über das Preßwerkzeug aufgebracht. Die DE-AS 12 20 235 beschreibt die Riffelung der Arbeitsflächen von Sonotrode und Amboß. Die US-PS 39 26 357 beschreibt ein Verfahren zum Aufplattieren dünner Goldfolie auf einem Träger, wobei Druck und Energie von verschiedenen Seiten aufgebracht werden. Eine wesentliche Verformung zu einem Kontakthalbzeug erfolgt hierbei nicht.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufbringung von Kontaktkörpern auf Kontaktträger durch Aufpressen eines Kontaktkörperrohlings auf den Kontaktträger zu finden, das von der DE-AS 15 64 572 ausgeht, wobei eine gute Verbindung zwischen Kontaktkörper und Kontaktträger ohne Anbringung von Zwischenschichten und ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung wegen bei der Pressung

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entstandener Grate gewährleistet sein sollte. Außerdem Vorzugsweise ist dieses Volumen (7) mehr als 40% grö-

sollte eine Vorrichtung entwickelt werden, mit der diese ßer als das Volumen des Kontaktkörperrohlings.

Verfahren unter weitgehender Freiheit bei der Ausbil- Besonders vorteilhaft ist es (A b b. II), wenn der be-

dung der Prägewerkzeugform durchgeführt werden wegliche Prägestempel (4) im Zusammenwirken mit der

sollte. 5 Führungsbüchse (3) gleichzeitig eüs Abtrennwerkzeug

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch ge- für din Kontaktkörperrohfing (6) ausgebildet ist, so daß

löst, daß die Schallenergie auf den Kontaktträger aufge- der Kontaktkörperrohling im Prägewerkzeug selbst un-

bracht wird und der Kontaktkörperrohling in einem mittelbar vor dem Prägevorgang von einem Halbzeug

nach außen abgeschlossenen Volumen gleichzeitig auf- (8), beispielsweise Draht, Band cder Profil, abgetrennt,

gepreßt wird. io vorzugsweise abgeschert wird. Die frisch erzeugten

Vorteilhaft ist es, wenn bei Verformungsbeginn das in Oberflächen begünstigen die Verbindungsbüdung zwi-

dem Prägewerkzeug durch Führungsbüchse und Präge- sehen Kontaktträger und Kontaktkörper bei-anschlie-

stempel begrenzte Verformungsvolumen um minde- ßendem Prägevorgang.

stens 20% größer ist als das Volumen des Kontaktkör- Die Gestaltung des Prägewerkzeugs (2) kann m Form

perrohlings, so da3 der Verformungsgrad des Kontakt- is und Masse unabhängig von schwingungstechnischen

körperrchlings mindestens 20% beträgt Außerdem ist Gesichtspunkten erfolgen. Genau so kann der Schwin-

es von Vorteil, wenn der Kontaktkörperrohling unmit- ger (1) unabhängig von preßtechnischen Gesichtspunk-

telbar vor dem Preßschritt von einem Halbzeug abge- ten optimal nach Gesichtspunkten der Schallerzeugung

trennt wird. und Schallübertragung ausgebildet werden.

Die entsprechende Vorrichtung zur Durchführung 20 Besonders vorteilhaft ist es auch, die Führungsbüchse

dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen als (3) am unteren, auf den Kontaktträger (5) aufgesetzten

Auflage für den Kontakträger ausgebildeten Schwinger Rand (9) auf der Innenseite anzufasen, vorzugsweise mit

und ein Prägewerkzeug, das sich aus einer Führungs- einem Winkel zwischen 30 und 60°. Dadurch ergibt sich

büchse mit auf den Kontaktträger spaltfrei auflegbarem beim Preß-Schweißvorgang eine Verwirbelung des

unteren Rand und einem in der Führungsbüchse beweg- 25 Kontaktmaterials am Kontaktkörperumfang, so daß ei-

lichen Prägestempel zusammensetzt ne optimale Bindung mit dem Trägerteil am Kontakt-

Anhand der Abbildungen 1 und II werden schema- körperrand erfolgt Hierdurch wird eine seitliche Ablö-

tisch zwei Ausführungsbeispiele besonders vorteilhafter sung des Kontaktkörpers vom Kontaktträger bei einer

Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchfüh- Lichtbogenbelastung im Schalter verhindert, die zu ei-

rung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. 30 nem frühzeitigen Ende der Lebensdauer führen würde.

Die Vorrichtung besteht aus einem Schwinger (1), auf Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindessen vorzugsweise geriffelter Oberfläche Jer Kon- dungsgemäßen Vorrichtung lassen sich vor allem taktträger (5) aufliegt. Das Prägewerkzeug (2) besteht schwer schweißbare Kontaktmaterialien, wie Siiberaus einer Führungsbüchse (3) und einem darin bewegli- Kadmiumoxid, Silber-Zinnoxid, Silber-Graphit oder Suchen Prägestempel (4). Der Kontaktkörperrohling (6) 35 ber-Nickel, verarbeiten. Man erhält hierbei eine ausgewird bei obenliegendem Prägestempel (4) in das Präge- zeichnet mechanische Verbindungsfestigkeit zwischen werkzeug (2) eingebracht. Die Führungsbüchse (3) wird dem Kontaktträger und dem Kontaktkörper, was sich mit ihrem unteren Rand unmittelbar, ohne Ausbildung auf die Lebensdauer entsprechend bestückter Schalter eines Spaltes, auf den Kontaktträger (5) aufgesetzt. sehr positiv auswirkt.

Hierdurch wird verhindert, daß beim anschließenden 40 Das folgende Ausführungsbeispiel soll das erfin-Prägevorgang mit dem Prägestempel (4), unter gleich- dungsgemäße Verfahren näher erläutern:
zeitiger Einwirkung von Schallenergie über den In dem Prägewerkzeug gemäß A bb. II frisch abge-Schwinger (1), Kontaktmaterial aus dem Prägewerk- scherte Abschnitte aus einem Draht aus Ag/CdO 90/10 zeug (2) austritt, was eine Nachbearbeitung des fertigen mit 2 mm Durchmesser werden in einer Schweißvor-Kontaktstücks erforderlich machen würde. Bei Präge- 45 richtung gemäß Abb. II auf 0,5 mm dicke Kontaktträbeginn ist das durch Führungsbüchse (3) und Präge- ger aus Kupfer oder Ms 63 unter gleichzeitiger Einwirstempel (4) begrenzte Volumen (7) im Prägewerkzeug kung von Druck und Ultraschall (20 kHz) zu Kontakt-(2) vorteilhafterweise mehr als 20% größer als das VoIu- körpern der Abmessung 4 · 3,2 ■ 0,6 mm³ verformt. Die men des Kontaktkörperrohlings (6), um einem für die bei der Abscherprüfung erzielten Kräfte liegen zwi-Verbindungsfestigkeit ausreichend hohen Verfor- 50 sehen 1500 und 2000 N.
mungsgrad des Kontaktkörperrohlings (6) zu erzielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbringung von Kontaktkörpem auf Kontaktträger durch Aufpressen eines Kontaktkörperrohungs auf den Kontaktträger unter Verformung auf seine Endgestalt bei gleichzeitiger Einwirkung von Druck und Schall, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallenergie auf den Kontaktträger aufgebracht wird und der Kontakt körperrohling in einem nach außen abgeschlossenen Volumen gleichzeitig aufgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Verformungsgrad des Kontaktkörperrohlings mindestens 20% beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Kontakikörperrohling unmit telbar vor dem Preßschritt von einem Halbzeug abgetrennt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen als Auflage für den Kontaktträger ausgebildeten Schwinger und einem aus einer einen auf den Kontaktträger spaltfrei auflegbaren unteren Rand aufweisenden Führungsbüchse und einem darin beweglichen Prägestempel zusammengesetzten Prägewerkzeug.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das im Prägewerkzeug (2) durch Führungsbüchse (3) und Prägestempel (4) bei Verformungsbeginn begrenzte Volumen (7) um mindestens 20% größer ist als das Volumen des Kontaktkörperrohlings (6).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Prägestempel (4) im Zusammenwirken mit der Führungsbüchse (3) gleichzeitig als Abtrennwerkzeug für den Kontaktkörperrohling (6) ausgebildet ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Kontaktträger (5) aufliegende untere Rand der Führungsbüchse (3) auf der Innenseite mit einem Winkel von 30 bis 60° angefast ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kontaktträger (5) zugewandte Oberfläche des Schwingers (1) geriffelt ist.